阅读说明：本技术 一种碳纤维表面处理装置 (Carbon fiber surface treatment device ) 是由 杨卫民 王安 程礼盛 张政和 吕继韬 罗涛 高晓东 张欢雷 谭晶 丁玉梅 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳纤维表面处理装置,包括底座支架、放丝装置、碳纤维、控制器、激光收集板、盛液槽、滑轮杆组、溶液、收丝装置和激光发生装置,放丝装置和收丝装置分别固定在底座支架的两端,盛液槽放置在放丝装置与收丝装置之间,碳纤维一端固定在放丝装置上,另一端穿过盛液槽后固定在收丝装置上,激光收集板置于盛液槽后面,激光发生装置置于盛液槽前面,盛液槽内盛有溶液,溶液的量没过碳纤维。本发明装置中碳纤维表面的碳被活化,同时急剧升温后的碳纤维周围被溶液包裹,溶液防止空气对碳纤维的过度氧化,溶液中的水或者其他溶剂分子间的化学键断裂,在碳纤维表面生成活性含氧官能团,可改善碳纤维表面的惰性,将有利于碳纤维和树脂结合。(The invention discloses a carbon fiber surface treatment device which comprises a base support, a filament placing device, carbon fibers, a controller, a laser collecting plate, a liquid containing groove, a pulley rod group, a solution, a filament collecting device and a laser generating device, wherein the filament placing device and the filament collecting device are respectively fixed at two ends of the base support, the liquid containing groove is arranged between the filament placing device and the filament collecting device, one end of each carbon fiber is fixed on the filament placing device, the other end of each carbon fiber penetrates through the liquid containing groove and then is fixed on the filament collecting device, the laser collecting plate is arranged behind the liquid containing groove, the laser generating device is arranged in front of the liquid containing groove, the liquid containing groove contains the solution, and the amount of the solution exceeds the. The carbon on the surface of the carbon fiber is activated, and the carbon fiber after being heated rapidly is wrapped by the solution, so that the solution prevents the carbon fiber from being excessively oxidized by air, chemical bonds among water or other solvent molecules in the solution are broken, active oxygen-containing functional groups are generated on the surface of the carbon fiber, the inertia of the surface of the carbon fiber can be improved, and the combination of the carbon fiber and resin is facilitated.)

一种碳纤维表面处理装置

技术领域

本发明涉及一种碳纤维表面处理装置，属于碳纤维表面加工领域。

背景技术

碳纤维是一种高强度、高模量的高性能纤维，其具有抗疲劳性好、化学稳定性好等优点，碳纤维多数作为增强材料添加到树脂等基体中，构成复合材料，在要求高温和物理稳定性高的场合，碳纤维复合材料具备有不可替代的优势。虽然碳纤维复合材料具有众多优点，但是碳纤维表面能低、活性基团少、表面呈化学惰性，造成碳纤维与有机高分子基体浸润性很差，导致碳纤维与基体的界面结合力很小，未经处理的碳纤维很难与树脂等材料实现良好的界面结合，因此在使用碳纤维对基体材料进行增强前，需要先对碳纤维表面进行处理，以获得与基体材料形成良好结合的表面。

目前传统的碳纤维表面改性方法中，如气相氧化，不能保证碳纤维是否氧化均匀，一旦氧化条件不稳定，就会很容易造成碳纤维氧化过度，以至于对碳纤维的强度造成很大的破坏；液相氧化、电泳沉积等都存在大量使用具有腐蚀性、强氧化性化学溶剂，这些腐蚀性化学溶剂对装置设备等腐蚀比较严重，化学试剂的废品处理对环境的污染也非常严重。

发明内容

针对上述的不足，本发明提出一种不需要大量使用有毒化学试剂又能稳定对碳纤维表面进行良好改性处理的装置，防止对环境造成污染，保护实验者的安全。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种碳纤维表面处理装置，包括底座支架、放丝装置、碳纤维、控制器、激光收集板、盛液槽、滑轮杆组、溶液、收丝装置和激光发生装置，放丝装置和收丝装置分别固定在底座支架的两端，放丝装置和收丝装置通过同一个控制器控制，实现同速转动，盛液槽放置在放丝装置与收丝装置之间，碳纤维一端固定在放丝装置上，另一端穿过盛液槽后固定在收丝装置上，激光收集板置于盛液槽后面，滑轮杆组布置在盛液槽内，激光发生装置置于盛液槽前面，盛液槽内盛有溶液，溶液的量没过碳纤维。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述放丝装置包括放丝电机、放丝轴和放丝牵伸辊，放丝轴与放丝电机为一体，放丝轴周向有键槽凸起，放丝牵伸辊为中空结构，中空形状与放丝轴周向键槽凸起相匹配，通过放丝轴的周向键槽凸起和放丝牵伸辊的中空结构，放丝牵伸辊和放丝轴可拆卸滑动连接，并实现同轴转动。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述盛液槽上端开口，下端密封，盛液槽左右两面上开有通孔，前后两面开有滑轮杆组盲孔和石英玻璃视窗，盛液槽内布置的滑轮杆组为四根，呈左右对称布置。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述滑轮杆组包括滑轮和滑轮轴，为防止碳纤维在牵伸运动过程中与滑轮表面产生摩擦损伤碳纤维，滑轮表面应尽可能光滑。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述激光发生装置包括激光光源、激光升降台、激光台升降杆和激光保护外罩，激光光源产生激光，激光光源固定连接在激光升降台上，激光升降台与激光台升降杆通过螺纹连接，沿不同方向转动激光台升降杆，即实现激光升降台的上升下降，激光光源、激光升降台和激光台升降杆均在激光保护外罩内，防止激光光源受到污染。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述溶液可以为水，也可以为双氧水或醋酸铵等其他溶液。

本该发明的有益之处：碳纤维吸收激光发生装置发出的激光后急剧升温，碳纤维表面的碳被活化，同时急剧升温后的碳纤维周围被溶液包裹，一方面防止空气对碳纤维的过度氧化，另一方面急剧升温的碳纤维使溶液中的水或者其他溶剂分子间的化学键断裂，产生活性官能团，生成的活性官能团与碳纤维表面被活化的碳原子结合，在碳纤维表面生成活性含氧官能团，改善碳纤维表面的惰性，有利于和树脂结合，整套装置经济、环保、有效。

附图说明

图1为本发明一种碳纤维表面处理装置结构图。

图2为本发明一种碳纤维表面处理装置的放丝装置结构图。

图3为本发明一种碳纤维表面处理装置的盛液槽内部结构图。

图4为本发明一种碳纤维表面处理装置的盛液槽截面图。

图5为本发明一种碳纤维表面处理装置的盛液槽前后面结构图。

图6为本发明一种碳纤维表面处理装置的盛液槽左右面结构图。

图7为本发明一种碳纤维表面处理装置的激光发生装置结构图。

图中，1、底座支架，2、放丝装置，201、放丝电机，202放丝轴，203放丝牵伸辊，3、碳纤维，4、控制器，5、激光收集板，6、盛液槽，601、盛液槽左右面，6011盛液槽左右面通孔，602、盛液槽前后面，6021、滑轮组盲孔，6022盛液槽石英玻璃视窗，7、滑轮杆组，701、滑轮轴，702、滑轮，8、溶液，9、收丝装置，10、激光发生器，1001、激光光源，1002激光升降台，1003、激光台升降杆，1004、激光保护外罩。

具体实施方式

本发明一种碳纤维表面处理装置，如图1所示，包括底座支架1、放丝装置2、碳纤维3、控制器4、激光收集板5、盛液槽6、滑轮杆组7、溶液8、收丝装置9、激光发生装置10，放丝装置2和收丝装置9分别固定在底座支架1的两端，放丝装置2和收丝装置9通过同一个控制器4控制，实现同速转动，盛液槽6放置在放丝装置2与收丝装置9之间，碳纤维3一端固定在放丝装置2上，另一端穿过盛液槽6后固定在收丝装置9上，激光收集板5置于盛液槽后面，滑轮杆组7布置在盛液槽6内，激光发生装置10置于盛液槽6前面，盛液槽6内盛有溶液8，溶液8的量没过碳纤维3。

本发明一种碳纤维表面处理装置，如图2所示，所述放丝装置2包括放丝电机201，放丝轴202，放丝牵伸辊203，放丝轴202与放丝电机201为一体，放丝轴202周向有键槽凸起，放丝牵伸辊203为中空结构，中空形状与放丝轴202周向键槽凸起相匹配，通过放丝轴202的周向键槽凸起和放丝牵伸辊203的中空结构，放丝牵伸辊203和放丝轴202可拆卸滑动连接，并实现同轴转动。

本发明一种碳纤维表面处理装置，如图3-6所示，所述盛液槽6上端开口，下端密封，盛液槽6左右两面601上开有通孔6011，前后两面602开有滑轮杆组盲孔6021和石英玻璃视窗6022，盛液槽6内布置的滑轮杆组7为四根，呈左右对称布置。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述滑轮杆组7包括滑轮701和滑轮轴702，为防止碳纤维在牵伸运动过程中与滑轮701表面产生摩擦损伤碳纤维，滑轮701表面应尽可能光滑。

本发明一种碳纤维表面处理装置，如图7所示，所述激光发生装置10包括激光光源1001，激光升降台1002，激光台升降杆1003，激光保护外罩1004；激光光源1001产生激光，激光光源1001固定连接在激光升降台1002上，激光升降台1002与激光台升降杆1003通过螺纹连接，沿不同方向转动激光台升降杆1003，即实现激光升降台1002的上升下降，激光光源1001，激光升降台1002，激光台升降杆1003均在激光保护外罩1004内，防止激光光源受到污染。

本发明一种碳纤维表面处理装置，所述溶液8可以为水，也可以为双氧水或醋酸铵等其他溶液。

工作原理：先将碳纤维3一端固定在放丝装置2上，另一端从盛液槽6靠近放丝装置2的一端穿进，绕过盛液槽6内的四个滑轮组7改变方向后从盛液槽6的另一边穿出，并固定在收丝装置9上，保持碳纤维3处于绷紧状态，然后往盛液槽6内添加溶液8，直至溶液8的量没过盛液槽6内底下两个滑轮组7之间的碳纤维3，然后开启激光校准信号灯，通过转动激光升降杆1003调节固定在激光升降台1002上激光光源1001的位置，使激光校准信号灯照射在碳纤维3上，开启控制器4，使放丝装置2和收丝装置9同速转动起来，最后打开激光光源1001，发射出的激光通过石英玻璃视窗6022后照射在碳纤维3上，碳纤维在液相条件下实现激光表面改性。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。